随着计算机、通信和工业控制的不断发展,传统现场总线通信单元已被逐渐淘汰,以太网为基础的大容量高速工控通信单元逐步成为现场总线的主流趋势。EtherCAT协议栈以其拓扑结构灵活、可靠性高、开放性好等特点得到了众多厂商的广泛支持。论文在国家重点研发计划"基于工业物联网的智能产线实时故障诊断关键技术研究及应用"项目的支持下,对EtherCAT在智能产线中的应用进行了深入的研究。针对EtherCAT协议栈在Zynq嵌入式平台的应用设计实现了EtherCAT工控通信单元解决方案,成功在Zynq-7000平台上搭建了EtherCAT主站单元,使嵌入式设备能够发送和接收EtherCAT数据帧。相比PC平台,嵌入式平台具备低功耗,体积小,价格便宜等特点,降低了工业成本。论文针对Xilinx Zynq-7000平台用Vivado配置FPGA硬件信息,导出平台硬件描述文件,完成硬件平台的搭建。使用PetaLinux配置外部源码树,基于QEMU仿真设计裁剪Linux系统,调试完成移植到嵌入式实体设备。使用RT实时补丁制作实时操作系统,使Linux成为可抢占的内核,测试操作系统实时性以满足EtherCAT环境需求。阐述EtherCAT协议模型和状态机转换,分析EtherCAT基本原理如拓扑结构、数据帧格式和分布时钟算法等。借助IgH-EtherCAT开源框架使PetaLinux嵌入式系统实现收发EtherCAT数据帧的功能,并完成系统在Zynq-7000系列目标板上的部署。使用IgH开源框架设计应用层程序实现周期性任务及验证该通信单元具备良好的周期抖动性,能够满足大部分嵌入式平台工控通信单元的实时性需求。